Icon up Overzicht

Sneller zeilen dan de wind

Onderwerp: Aerodynamica, Kracht en beweging, Kracht in evenwichtssituaties, Rechtlijnige beweging

Het lijkt op het eerste gezicht onmogelijk: met zeilen sneller gaan dan de wind. Toch kan het. Bij het ijszeilen kunnen snelheden van 100 km/h gehaald worden, twee à drie maal zo snel als de windsnelheid. In dit artikel wordt uitgelegd hoe dit mogelijk is.

Voor de wind zeilen. Er wordt gezorgd dat de zeilen maximaal wind vangen.

Voor de wind

Als een zeilboot voor de wind (= met de wind in de rug) vaart, wordt de boot door de wind vooruit geblazen. De zeilen worden dan zo wijd mogelijk uitgespannen om zoveel mogelijk wind te vangen. Uiteraard kan de boot in dit geval nooit sneller gaan dan de wind. Als de boot bijna even snel gaat is de snelheid van de wind ten opzichte van het zeil heel laag en is er weinig kracht. As de boot precies even snel gaat als de wind, is de snelheid van de wind ten opzichte van zeil nul, en is er geen kracht op het zeil. Bij een snelheid van de boot groter dan de windsnelheid zou de boot een tegenwind voelen, en wordt hij door de wind afgeremd.

 

Aan de wind

Pal tegen de wind in zeilen is natuurlijk ook niet mogelijk. Maar schuin onder een hoek van 30o – 40o tegen de wind in zeilen kan wel. De boot krijgt een kracht in voorwaartse richting. Als de wrijvingskracht op de boot klein is, kunnen zeer hoge snelheden gehaald worden.

Twee zeilboten varen scherp aan de wind. Beide krijgen van de wind een kracht naar voren en kunnen een behoorlijke snelheid halen.

In de volgende diashow kan je zien waardoor de boot een kracht naar voren krijgt.

 

De kracht van de lucht op het zeil is vooral opzij gericht. Om te voorkomen dat de boot als geheel opzij geduwd wordt, heeft de boot een grote kiel (of, als de boot ook in ondiep water moet kunnen zeilen, zwaarden). De zijwaartse kracht op de kiel en de romp heft de zijwaartse kracht op het zeil op. Maar je ziet in de tekening hieronder dat die twee krachten wel een moment (= kracht*arm) opleveren zodat de boot schuin komt te liggen. De opwaartse kracht (‘buoyancy’) en de zwaartekracht (‘weight’) geven samen een tegengesteld moment, zodat de boot niet omslaat.

 

IJszeilen

Aan beide zijden van een ijszeilboot zitten schaatsen die maar heel weinig achterwaartse wrijvingskracht hebben, maar wel grote zijwaartse wrijving. De zijwaartse wrijving heft de zijwaartse windkracht op het zeil op en de achterwaartse wrijving is zo klein, dat daardoor zeer grote snelheden mogelijk worden. Ook bij strandzeilen of bij zeilboten waar de scheepweerstand op een of andere manier klein gehouden kan worden kunnen snelheden groter dan de windsnelheid gehaald worden. Bij ijszeilen worden die grote snelheden gehaald als de wind ongeveer dwars op de ijszeilboot staat (halve wind varen). Dan is de wind ten opzichte van de ijszeilboot schuin van voren.

In de volgende diashow zie je hoe dat gaat.